Физики объяснили при помощи компьютерной модели, почему так странно течёт кровь и другие неньютоновские жидкости

Физики сделали ещё один шаг к разгадке одной из нерешённых проблем классической физики — объяснению турбулентности в неньютоновской жидкости, чьё странное поведение озадачивает учёных на протяжении десятилетий.

Классический пример неньютоновской жидкости — смесь кукурузного крахмала с водой. Если её мешать потихоньку, она проявляет себя как жидкость. Но при ускорении перемешивания вязкость растёт, а если зажать суспензию в пригоршни, она покажется твёрдой.

Ответная реакция неньютоновской жидкости на давление — не единственная её странность. Она также способна на так называемую упругую турбулентность, не характерную для воды или других послушных ньютоновских жидкостей.

До сих пор считалось, что это явление по природе своей отличается от классической турбулентности ньютоновских жидкостей, легко просчитывающейся тривиальными формулами.

Однако благодаря моделированию под руководством Марко Рости, авиационного инженера из Окинавского института науки и технологий в Японии, стало ясно, что у этих явлений намного больше общего, чем полагали ранее. Его статья вышла в журнале Nature Communications.

Учёные замерили скорость потоков в трёх точках неньютоновской жидкости, а не в двух, как это принято в опытах с классической турбулентностью, и обнаружили, что при медленном течении она ведёт себя как вода в бурном потоке.

"Наши результаты показывают, что упругая турбулентность имеет универсальный степенной закон распада энергии и пока неизвестное прерывистое поведение. Эти результаты позволяют нам взглянуть на проблему упругой турбулентности под новым углом", — объясняет Рости.

Понимание различных форм турбулентности "остаётся одной из последних нерешённых проблем классической физики", и вот теперь сделан ещё один шаг к этому, не без гордости заявляет он. Физики бились над этой задачей с 1930-х, но ощутимый прогресс стал возможным только теперь — благодаря широкому применению компьютеров.

Полученные результаты будут полезны не только в промышленности, где густые суспензии перетекают между чанами и реакторами. Надеется применение им и в медицине — ведь биологические жидкости, такие как кровь или лимфа, также обладают свойствами неньютоновских.